聚羟基脂肪酸酯医用器件在骨科领域应用的研究进展

目的对天然生物材料聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)在骨科领域应用的研究进展进行综述。方法查阅近年来PHA在骨缺损、骨修复和骨肿瘤中的相关研究文献并进行综述,从PHA用于骨修复的优势、面向骨修复的PHA医用器件制备及其在骨科的应用等多方面阐述PHA的研究概况。结果PHA具有良好的生物可降解性、生物相容性和潜在的骨诱导能力,是较好的骨组织修复材料;除了传统的PHA医用植入物,利用静电纺丝法、3D打印等技术可设计出多种功能化PHA医用器件,以满足自发诱导骨再生,可注射微创修复骨组织、抗菌协同骨修复、辅助建立三维骨肿瘤模型、干细胞定向成骨分化等多种骨科临床需求。结论PHA在骨科领域的应用是医用转化的研究热点之一,虽然目前还未达到临床使用要求,但其针对骨缺损的组织工程修复优势已经逐步体现,具有较好的骨科应用前景。

功能化聚羟基脂肪酸酯微球的制备及其抗菌、促成骨分化功能评价

目的构建负载BMP-2和人β防御素3(humanβ-defensin 3,HBD3)的聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)微球,并评估其抗菌性、生物相容性以及促成骨分化效果,旨在为骨组织工程提供一种新的支架材料。方法采用大豆磷脂(soybean lecithin,SL)介导的生长因子修饰技术制备SL-BMP-2和SLHBD3,再利用微流控技术制备含有BMP-2及HBD3的功能化PHA微球(functional microsphere,f-PMS),同法制备单纯PHA微球(pure microsphere,p-PMS)作为对照。然后,通过扫描电镜观察两种微球形貌、检测吸水率,并利用ELISA试剂盒检测f-PMS中BMP-2和HBD3释放规律;采用活/死细菌染色观测两种微球在金黄色葡萄球菌以及大肠杆菌悬液中的抗菌效果;采用与人BMSCs共培养,通过Transwell和细胞计数试剂盒8检测微球生物相容性,以及Ⅰ型胶原(collagen typeⅠ,COL-1)免疫荧光染色和ALP浓度测定来判定微球促成骨分化作用。结果实验成功构建f-PMS及p-PMS两种微球。扫描电镜观察示p-PMS表面粗糙,分布直径1~3μm的孔隙;而f-PMS表明光滑,且存在白色颗粒状物质;两组吸水率差异无统计学意义(P>0.05);f-PMS中BMP-2和HBD3释放曲线基本一致,均呈现早期突释、后期缓释规律。f-PMS能抑制金黄色葡萄球菌及大肠杆菌生长,且抗菌性高于p-PMS,差异有统计学意义(P<0.05);但两种微球生物相容性差异无统计学意义(P>0.05)。免疫荧光染色示f-PMS成骨特异性蛋白COL-1荧光强度高于p-PMS,ALP浓度高于p-PMS,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论p-PHA具有良好的抗菌能力和生物相容性,并且能促进hBMSCs成骨分化,有望作为骨组织工程支架材料。